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热电阻的测温原理

点击次数:126  发布时间:2020-09-03

从物理学中我们知道,导体(或半导体)的电阻值是随着温度的变化而变化的,一般说来,它们之间有如下关系,即

通常用电阻温度系数α来描述电阻值随着温度变化而变化这一特性,它的定义是:在某一温度间隔内,温度变化1℃时的电阻相对变化量,单位为1/℃。根据定义,α可用下式表示:

金属导体的电阻一般随温度升高而增大,α为正值,称为正的电阻温度系数。用于测温的半导体材料的α为负值,即具有负的电阻温度系数。各种材料的α值并不相同,对纯金属而言,一般为0.38%~0.68%左右。它的大小与导体本身的纯度有关,α越大,导体材料的纯度越高。通常用电阻比来表示材料的纯度,代表在1OO℃时的电阻值,代表在0℃时的电阻值。而半导体的电阻值却随着温度的升高而减少,在2O℃左右,温度每变化1℃,其电阻值要变化-2~-6%。若能设法测出电阻值的变化,就可相应地确定温度的变化,达到测温的目的。电阻温度计就是利用导体(或半导体)的电阻值随着温度变化这一特性来进行温度测量的。即把温度变化所引起导体电阻变化,通过测量桥路转换成电压信号,然后送入显示仪表以指示或记录被测温度。

由上述可知,热电阻温度计和热电偶温度计的测量原理是不同的。热电偶温度计是把温度的变化通过测温元件热电偶转换为热电势的变化来测量温度的,而热电阻温度计则是把温度的变化通过测温元件热电阻转换为电阻值的变化来测量温度的。

热电阻温度计适用于测量-200~+850℃低温范围内液体、气体、蒸汽及固体表面温度,它和热电偶温度计一样,也具有远传、自动记录和多点测量等优点。此外,它的输出信号大,测量准确,所以在1990年国际温标(ITS-90)中规定:13.8033K~961.78℃温区内以铂电阻温度计作为基准器。

2.5.2  热电阻的材料和要求

    热电阻测温的机理是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质,但不是所有导体或半导体材料都可以作为测量元件,还得从其它方面的性能来考虑和选择,对热电阻材料的要求有:

1.物理、化学性质稳定,测量精度高,抗腐蚀,使用寿命长。

2.电阻温度系数要大,即灵敏度要高。

3.电阻率要高,以使热电阻的体积较小,减小测温的时间常数。

4.热容量要小,使电阻体热惰性小,反应较灵敏。

5.线性好,即电阻与温度关系成线性或为平滑曲线。

6.易于加工,价格便宜,降低制造成本。

7.复现性好,便于成批生产和部件互换。

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